Wissenschaftler in Spanien testeten PV-Module unter Teilverschattungsbedingungen mit dem Ziel, die Entstehung leistungsschädigender Hotspots besser zu verstehen.Die Studie zeigt ein potenzielles Problem auf, das insbesondere Halbzellen- und bifaziale Module betrifft, das zu einem beschleunigten Leistungsverlust führen kann und von den aktuellen Test-/Zertifizierungsstandards nicht abgedeckt wird.
In der Studie wurden Solarmodulmodule absichtlich beschattet, um Hotspots zu erzeugen.
Die Halbierung von Siliziumzellen und die Möglichkeit, aus beidseitig einfallendem Sonnenlicht Strom zu erzeugen, sind zwei Innovationen, die die Möglichkeit einer höheren Energieausbeute bei geringen zusätzlichen Produktionskosten eröffneten.Folglich sind beide in den letzten Jahren stark gewachsen und stellen heute den Mainstream in der Solarzellen- und Modulfertigung dar.
Neue Forschung, die zu den Gewinnern eines Posterpreises bei der gehörteEU PVSEC-KonferenzDie letzten Monat in Lissabon abgehaltene Studie hat gezeigt, dass die Kombination von halbgeschnittenen und bifazialen Zelldesigns unter bestimmten Bedingungen zur Bildung von Hotspots und zu Leistungsproblemen beitragen kann.Und die aktuellen Teststandards, warnten die Autoren der Studie, seien möglicherweise nicht in der Lage, Module zu erkennen, die für diese Art von Verschlechterung anfällig seien.
Die Forscher unter der Leitung des in Spanien ansässigen technischen Beratungsunternehmens Enertis Applus deckten Teile eines PV-Moduls ab, um dessen Verhalten bei teilweiser Verschattung zu beobachten.„Wir haben die Abschattung erzwungen, um einen tiefen Einblick in das Verhalten von monofazialen und bifazialen Halbzellenmodulen zu erhalten und uns dabei auf die Bildung von Hotspots und die Temperaturen zu konzentrieren, die diese Spots erreichen“, erklärte Sergio Suárez, globaler technischer Manager bei Enertis Applus.„Interessanterweise haben wir gespiegelte Hotspots identifiziert, die ohne ersichtlichen Grund, wie Schattenbildung oder Brüche, in der entgegengesetzten Position zu normalen Hotspots entstehen.“
Schnellerer Abbau
Die Studie ergab, dass das Spannungsdesign von Halbzellenmodulen dazu führen kann, dass sich Hotspots über den schattigen/beschädigten Bereich hinaus ausbreiten.„Die Halbzellenmodule stellten ein faszinierendes Szenario dar“, fuhr Suárez fort.„Wenn ein Hotspot auftritt, drängt das inhärente Spannungsparalleldesign des Moduls dazu, dass auch andere, nicht betroffene Bereiche Hotspots entwickeln.Dieses Verhalten könnte auf eine möglicherweise schnellere Verschlechterung von Halbzellenmodulen aufgrund des Auftretens dieser vervielfachten Hotspots hinweisen.“
Besonders stark war der Effekt auch bei bifazialen Modulen, die bis zu 10 °C höhere Hotspot-Temperaturen erreichten als die einseitigen Module in der Studie.Die Module wurden über einen Zeitraum von 30 Tagen unter Bedingungen hoher Sonneneinstrahlung, sowohl bei bewölktem als auch bei klarem Himmel, getestet.Die vollständige Veröffentlichung der Studie ist demnächst im Rahmen der Tagung der EU PVSEC 2023 geplant.
Den Forschern zufolge offenbaren diese Ergebnisse einen Weg zu Leistungseinbußen, der von den Modulteststandards nicht ausreichend abgedeckt wird.
„Ein einzelner Hotspot im unteren Teil des Moduls könnte mehrere Hotspots im oberen Bereich auslösen, die, wenn sie nicht behoben werden, die Gesamtverschlechterung des Moduls durch erhöhte Temperatur beschleunigen könnten“, sagte Suárez.Er wies ferner darauf hin, dass dadurch Wartungsaktivitäten wie der Modulreinigung sowie der Systemauslegung und Windkühlung zusätzliche Bedeutung beigemessen werden könnte.Eine frühzeitige Erkennung des Problems wäre jedoch besser und erfordert neue Schritte bei der Prüfung und Qualitätssicherung in der Fertigungsphase.
„Unsere Ergebnisse verdeutlichen die Notwendigkeit und Chance, Standards für Halbzellen- und bifaziale Technologien neu zu bewerten und möglicherweise zu aktualisieren“, sagte Suárez.„Es ist wichtig, die Thermografie zu berücksichtigen, spezifische thermische Muster für Halbzellen einzuführen und die Normalisierung der thermischen Gradienten an Standardtestbedingungen (STC) für bifaziale Module anzupassen.“
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 17. Okt. 2023